电动缸原理三维动画（电动缸入门知识普及）

随着科学技术的快速发展，伺服电气缸系统广泛应用于许多设备工业。伺服电动缸是将伺服电机与丝杠一体化设计的模块化产品，具有高速响应、定位准确、运行平稳等特点。常见类型有直流伺服电动缸、交流伺服电动缸、步进伺服电动缸等。 伺服电气缸主要应用于实验设备、专用设备、军事设备等领域，以及其他可以代替液压、气动的场所，是液压、气动设备的升级产品，如全电动多自由度平台等 实验设备:高频振动台、高频冲击台、模拟平台、试验台、造波机 专用设备:工业自动化生产线、装配线、坐标机械用、升降台、偏差控制、阀门控制、机械设备、咖喱力、食品医药行业、数控机床、行业包装机、汽车电子压力机、纺织设备卷绕机分度、模具位置控制、夹紧、钻孔、定位、自动调节控制等 军事装备:雷达支撑架、发射平台升降机构、导弹升降机构、舱门打开缸、火炮俯仰驱动装置、车体电动调平机构、导弹壳翻转机构、扫雷机械臂、六自由度摇摆机构、履带调节机构、抓弹机构、方舱扩展机构等特殊设备。 1.什么是电动气缸？ 什么是电动气缸？(来源于百度百科解释)电动缸是将伺服电机和丝杠一体化设计的模块化产品，将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，同时将伺服电机的最佳优点-正确的旋转速度控制、正确的旋转数控制、正确的扭矩控制转换为正确的速度控制、正确的位置控制、正确的力控制 二.伺服电气缸的分类。 伺服电动气缸从外形结构可分为直线式、平行式两种。 1.直线电动气缸。 直线式电动缸集成了伺服电机、伺服驱动器、高精度滚珠丝杠或行星滚珠丝杠、模块设计等技术，整个电动缸结构紧凑。伺服电机与电动缸的传动丝杆通过联轴器连接，使伺服电机的编码器直接反馈电动缸的活塞杆位移量，减少了中间环节的惯性和间隙，提高了控制性能和控制精度。伺服电机与整个电动缸连接，安装方便，设置方便。电动缸的主要部件均采用国内外优质产品，性能稳定，故障率低，可靠性高。 2.平行电动气缸。 平行式电动气缸的马达与气缸体部分平行安装，通过同步带和同步带轮与电动气缸的传动线杆连接，除了具有直线式电动气缸的特征外，由于总长度，适合安装位置小的情况。同时平行式电动缸选用的同步带具有强度高、间隙小、使用寿命长等特点。使整个电动缸具有较高的可控性和可控精度。 三.电动气缸的主要特点。 电动气缸因其独特的性能特征，在许多工业场所逐渐普及，作为新的机电一体化产品，其优点主要体现在以下几个方面。 1.节能清洁，寿命长，操作维护简单，环境适应能力强。伺服电动缸不易受周围环境温度的影响，在低、高温、雨雪等恶劣环境下无故障正常工作。防护等级可达IP66。密封件防止缸外污染和水污染，防止内部润滑剂泄漏，长期工作，实现高强度、高速度、高精度定位、运动稳定、低噪音。 2.传动效率高。采用精密滚珠丝杆或行星滚珠丝杆等精密传动元件的电动缸，省去了很多复杂的机械结构，其传动效率大大提高。这些类型的电气缸传动效率可达90%以上。 3.定位精度高。采用滚珠丝杆伺服电气缸，可通过伺服控制实现0.01mm左右的精确定位，具有较高的定位精度，适用于对精度的要求较高。 在某种情况下。电动缸在半闭环时可以达到相当高的定位精度，但液压缸和缸必须采用全闭环控制系统来达到相同的定位精度。 4.结构简单，占用空间小，维护方便。电动气缸主要由马达和螺杆机构组成，机构简单，体积小，不占有太大的工作空间。其结构简单，故障发生时容易找到故障原因，平时的维护也非常方便。 5.可靠性和安全性高。电动气缸可配备先进的传感器系统和各种行程控制装置，检测和反馈电动气缸的工作状态，防止事故发生。 6.运行稳定，寿命长。当电动缸采用滚珠丝杠或行星滚珠丝杠时，传动部位的摩擦会大大减小，有利于减少材料磨损，提高运行稳定性，延长使用寿命。 7.响应快，直线工作速度可在宽速度范围内调节，低速运行稳定。液压油缸的工作速度一般只能达到35mm/s，而普通电动油缸的工作速度一般可以达到55mm/s。采用行星滚筒丝杠的电动缸速度可达2000mm/s，速度优势明显。另外，液压缸在低速负荷下容易发生爬行现象，电动缸没有这个缺点。 8.控制准确，同步性好。在需要多驱动同步的情况下，使用液压缸或气缸很难达到高精度的同步，因为使多个独立的液压缸或气缸的控制回路频率特性一致。 这是一件非常困难的事情。但是，使用多个电气缸容易同步。因为电气系统的频率特性容易一致。 9.电动缸也可以替代一些液压缸和气缸。能够实现直线传动的元器件主要有电动缸、液压缸、缸三者的主要区别如下表所示。通过对比可以看出，电动气缸比液压气缸和气缸结构简单，受温度波动的影响小。 它可以替代液压油缸和气缸，从而带来比传统技术更大的优势，它具有液压和气缸流行的多种独特设计，更干净、更简单、能效更高的动力传输能力，同时执行器也可以更简单地集成到可编程控制系统中，因此精度更高，噪音更少。 4.电动气缸的工作原理。 电气缸的工作原理是以电力为直接动力源，采用AC伺服马达、步进伺服马达、直流伺服马达等各种类型的马达驱动不同形式的螺杆(或螺母)旋转，通过部件之间的螺旋运动转化为螺母(或螺母)的直线运动，螺母(或螺母)驱动缸筒传统的电气缸一般由电机驱动线杆旋转，通过部件之间的螺旋运动转化为螺母的直线运动。近年来，新兴的螺母逆转型电动气缸(例如整体行星滚筒螺杆电动气缸)采用相反的驱动方式，驱动螺母旋转，通过部件之间的螺旋运动转化为螺杆的直线运动。 4.1.运动转换机构。 电动气缸主要由螺杆传动机构将旋转运动转换为直线运动。螺杆传动主要有螺杆传动、滚珠螺杆传动和行星滚柱螺杆传动等。普通螺杆机构由于传动摩擦阻力大、传动效率低等缺点被淘汰，目前常用的是滚珠螺杆传动和行星滚柱螺杆传动等。 滚珠丝杆是目前电动缸最常用的传动元件之一，其主要功能是将旋转运动转换为直线运动，或将扭矩转换为轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。很多滚珠在滚珠丝杠副的丝杠轴和丝杠螺母之间进行滚动运动，因此采用滚珠丝杠的电动缸可以获得很高的运动效率。 4.2.减速机构。 电动缸减速机构可选用同步带、行星齿轮减速机和谐波齿轮减速机等。 同步带的传动由内周表面设置等间距齿形的环形带和适当的轮组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动的优势。同步带传动多用于折返式电动缸。同步带传动具有传动准确、传动比恒定、传动平稳等优点。一些电动缸在减速装置的选择上采用行星齿轮减速机构。行星齿轮传动是将一个或多个行星轮的轴线绕中心轮的固定轴线旋转的齿轮传动。行星齿轮传动具有体积小、质量轻、承载能力高等优点。谐波齿轮减速机也是电动缸常用的减速装置之一。谐波传动是通过中间柔性部件的弹性变形实现运动和动力传动的装置的总称。谐波齿轮传动具有结构简单、体积小、承载能力大、传动比范围大、运动精度高、齿面磨损小、均匀等优点。 4.3.控制系统。 伺服电动气缸的核心部件是伺服电机，电动气缸系统利用伺服电机的闭环控制特性，伺服电机驱动器本身也具有位移、速度、扭矩等多种控制模式，但为了控制战略的自由性和多样性，实现位移、速度、加速度曲线质量的优化，利用PC机、运动控制器或PLC、执行和辅助单元建立开放式控制系统，采用闭环控制进一步提高控制质量。该技术与计算机控制技术相结合，可实现伺服电动缸推杆位移、速度、推力、加速度高精度动态闭环控制，为伺服电动缸控制提供技术基础。利用现代运动控制技术、数控技术和网络技术实现程序化、网络化、智能化控制。 电动缸主要由伺服电机、电动缸体、传动装置和位置反馈装置等组成。其主要功能是通过PC机或HMI输入控制命令信号传递给运动控制卡或运动控制器，然后通过设定运动命令、插入算法、路径规划等向伺服驱动器传递命令，伺服驱动器通过命令驱动伺服电机运行，通过减速器、转换齿轮传动或同步带机构驱动滚珠丝杠副旋转的丝杠螺母径向限制位置，在丝杠旋转力的驱动下与推杆一起进行往复直线运动，在丝杠端安装多圈绝对值编码器作为位置反馈装置，也可以将伺服电机自带编码器作为位置反馈，实时反馈推杆位置。另外，实时读取电气缸上的编码器反馈值，获得电气缸的实际位置，上传到PC和HMI显示监视。具有手动功能、应急装置、锁定功能、极限、报警功能。 伺服控制主要解决位置控制问题，要求系统对位置指令有准确的跟踪能力。在伺服系统中，位置指令是随机变量，系统必须具有良好的跟踪性能，正确跟踪定位的变化，确保电动缸推杆正确跟踪指令。 因此，利用伺服电机的反馈信号，在驱动器外部和运动控制器之间构造数字闭环，在控制器中采用PID算法和先进补偿方法，实现了人工快速调节PID参数，进一步提高了伺服跟踪精度。在复杂的指令下，伺服电动缸推杆的相位延迟和幅度误差得到了明显改善，对预设伺服运行轨迹的环境具有参考价值。 5.电动气缸的发展趋势。 电动气缸的应用领域越来越广泛，电动气缸的市场也越来越大。随着工厂自动化的要求逐渐提高，越来越多的公司投入电气缸的研发。未来电气缸的发展趋势主要集中在以下几点 1.高精度。目前采用滚珠丝杠传动的伺服电动缸，通过伺服控制可实现0.01mm左右的精准定位。但是，很多精密设备要求直线传动系统能够实现0.001mm的精密定位，但是现在的电气缸还没有达到这个精度。因此，通过发展伺服控制技术，探讨新的传动形式，电气缸具有更高的精度，满足高精度设备。 联华自动化设备（广州）有限公司，（简称：联华电动缸）拥有1000余平米专用生产车间，可为不同中小企业单位提供：自动化设备，电动缸产品的设计与制造，伺服电缸批发，大推力电动缸，大吨位高速电缸，小型电动缸，多级电动缸，折返式电动缸，直线式电动缸，防爆电动缸等产品，可以非标定制，欢迎来电咨询。 电动缸厂家电话：17328324199； 公司地址：广州市黄埔区埔南路63号七喜科创园4号楼二楼（蔚蓝城市工厂）201；